本申請屬于盾構(gòu)機(jī)主軸承密封領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)及密封方法。
背景技術(shù)：
1、盾構(gòu)機(jī)是一種用于隧道掘進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，適用于地下隧道的施工。盾構(gòu)機(jī)的名稱來源于前端裝配的盾形結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)兼具開挖、推進(jìn)、撐開的工作，且掘進(jìn)速度是傳統(tǒng)鉆爆法的數(shù)倍。盾構(gòu)機(jī)還因?yàn)榭梢员Ｗo(hù)施工人員和設(shè)備免受土壤和巖石等壓力的影響而具備高安全性。
2、盾構(gòu)機(jī)的刀盤在運(yùn)行過程中長期浸泡于泥水混合物之中。盾構(gòu)機(jī)刀盤部分采用特殊材質(zhì)，可以承受長期的浸泡而不至于銹蝕，從而不會影響其正常工作，但是盾構(gòu)機(jī)的主軸承單元則不同。盾構(gòu)機(jī)的主軸承單元和刀盤之間通過密封單元進(jìn)行密封，通過密封單元防止泥水混合物進(jìn)入主軸承單元，從而影響主軸承的正常工作以及預(yù)防軸承銹蝕，常見的密封單元采用的是橡膠密封環(huán)，然而這種主軸承密封方式能提供的密封壓力較小。
3、盾構(gòu)機(jī)通過多個推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動來推動密封單元和刀盤旋轉(zhuǎn)工作。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時，會有巖石與刀盤接觸，因此盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)工作中隨時面臨高沖擊、大偏載以及強(qiáng)振動的威脅。高沖擊、大偏載以及強(qiáng)振動迫使刀盤產(chǎn)生微變形以及微跳動。微變形以及微跳動對于盾構(gòu)機(jī)的刀盤來說微乎其微，但是經(jīng)過傳遞后容易使橡膠密封環(huán)發(fā)生較大變形，其密封性能下降，高壓的泥水混合物進(jìn)入主軸承，造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請?zhí)峁┝艘环N高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)及密封方法，旨在解決現(xiàn)有刀盤和主軸承之間的橡膠密封圈容易因振動發(fā)生變形導(dǎo)致密封性能下降的問題。
2、本申請?zhí)峁┑囊环N高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，具體包括盾構(gòu)主軸承密封框架和盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)；所述盾構(gòu)主軸承密封框架包括密封主體外框架、密封主體內(nèi)框架和密封組件，所述密封主體內(nèi)框架一側(cè)固定連接盾構(gòu)機(jī)刀盤，另一側(cè)轉(zhuǎn)動連接盾構(gòu)機(jī)主軸承；所述密封主體外框架同軸套設(shè)于密封主體內(nèi)框架的外部且之間留有間隙，所述密封組件設(shè)置于間隙中且與密封主體內(nèi)框架抵接以封堵盾構(gòu)機(jī)主軸承與密封主體內(nèi)框架的連接縫，所述密封組件的密封程度可調(diào)；所述盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)用于向間隙內(nèi)注入潤滑油脂以實(shí)現(xiàn)間隙的封堵，且注入方向由盾構(gòu)機(jī)主軸承一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)。
3、通過本申請所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，盾構(gòu)機(jī)刀盤和盾構(gòu)機(jī)主軸承分別位于密封主體內(nèi)框架的兩側(cè)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請中密封主體外框架和密封主體內(nèi)框架之間的間隙,由于通過密封組件和盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)注入的潤滑油脂一起進(jìn)行間隙密封，能夠防止泥水穿過間隙接觸盾構(gòu)機(jī)主軸承，對盾構(gòu)機(jī)主軸承起到了較好的保護(hù)效果，同時密封組件的密封程度可隨壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，取得密封隨動性更好、密封更加嚴(yán)密的有益效果。
4、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述密封組件包括固定安裝件和密封軸套件，所述固定安裝件固定連接于所述密封主體外框架的內(nèi)壁上，盾構(gòu)機(jī)主軸承通過固定安裝件與密封主體外框架固定連接，所述密封軸套件安裝于固定安裝件上且與所述密封主體內(nèi)框架的外部密封抵接。
5、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述密封軸套件包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承一側(cè)依次間隔布設(shè)的第一軸套、第二軸套和第三軸套，所述第一軸套和第二軸套的一側(cè)均設(shè)置為唇形結(jié)構(gòu)，所述第三軸套的兩側(cè)均設(shè)置為唇形結(jié)構(gòu)且呈對稱結(jié)構(gòu)布設(shè)。
6、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述密封主體外框架、固定安裝件、第一軸套、第二軸套和第三軸套均呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述固定安裝件與密封主體外框架同軸設(shè)置，所述第一軸套、第二軸套和第三軸套的外周壁與固定安裝件的內(nèi)壁貼合，所述第一軸套、第二軸套和第三軸套的內(nèi)周壁與所述密封主體內(nèi)框架貼合，所述第一軸套、第二軸套和第三軸套的唇形結(jié)構(gòu)受壓變形后與所述密封主體內(nèi)框架抵緊。
7、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固定安裝件包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承一側(cè)依次間隔布設(shè)的第一安裝件、第二安裝件和第三安裝件，所述第一軸套、第二軸套和第三軸套分別卡嵌安裝于第一安裝件、第二安裝件和第三安裝件上且第一軸套和第二軸套的唇形結(jié)構(gòu)均朝向盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)，所述第三安裝件與盾構(gòu)機(jī)主軸承之間固定連接。
8、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固定安裝件包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承一側(cè)依次間隔布設(shè)的第四安裝件和第五安裝件，所述第一軸套和第二軸套均安裝于第四安裝件上，所述第三軸套安裝于第五安裝件上，所述第五安裝件與盾構(gòu)機(jī)主軸承之間固定連接。
9、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一軸套的唇形結(jié)構(gòu)和第二軸套的唇形結(jié)構(gòu)相向設(shè)置，所述第一軸套和第二軸套之間構(gòu)成第一密封腔，所述密封主體內(nèi)框架上開設(shè)有與第一密封腔連通的第一管道；所述第一管道連接有用于對第一密封腔進(jìn)行充氣增壓的增壓泵。
10、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一軸套的唇形結(jié)構(gòu)和第二軸套的唇形結(jié)構(gòu)相背設(shè)置，所述第一軸套和第二軸套之間構(gòu)成第二密封腔，所述密封主體內(nèi)框架上開設(shè)有與第二密封腔連通的第二管道；所述第二管道連接有用于對第二密封腔進(jìn)行抽氣減壓的真空泵。
11、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述密封主體外框架和密封主體內(nèi)框架之間的間隙中設(shè)置有油液回收器。
12、本申請?zhí)峁┑囊环N采用上述高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行的密封方法，包括如下步驟：
13、s1：啟動盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)，向密封主體外框架和密封主體內(nèi)框架之間的間隙中注入潤滑油脂，通過潤滑油脂和密封組件對間隙進(jìn)行密封；
14、s2：密封組件在壓力作用下密封程度增加，增強(qiáng)對連接縫的密封能力；再通過逐漸增加盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)的潤滑油脂注入壓力，直至間隙中的泥水被完全排出，完成密封。
15、總體而言，通過本申請所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
16、1．由于盾構(gòu)機(jī)刀盤和盾構(gòu)機(jī)主軸承分別位于密封主體內(nèi)框架的兩側(cè)，本申請中通過密封組件和盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)注入的潤滑油脂一起對密封主體外框架和密封主體內(nèi)框架之間的間隙進(jìn)行密封，能夠防止泥水穿過間隙接觸盾構(gòu)機(jī)主軸承，對盾構(gòu)機(jī)主軸承起到了較好的保護(hù)效果，同時密封組件的密封程度可隨壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，取得密封隨動性更好、密封更加嚴(yán)密。
17、2．本申請能夠?qū)崟r監(jiān)測泥水的壓力和潤滑油脂中的泥水含量，當(dāng)泥水壓力過大或潤滑油脂中的泥水含量過高，通過增大潤滑油脂的注入油壓，能夠?qū)櫥椭械哪嗨懦?，?shí)現(xiàn)自清潔，同時提高密封效果，進(jìn)一步避免泥水接觸盾構(gòu)機(jī)主軸承。
18、3．本申請通過壓力測量儀和真空測量儀能夠測量壓力值或者真空度，監(jiān)測更加準(zhǔn)確及時，能夠?qū)δ嗨孤┻M(jìn)行預(yù)警，響應(yīng)迅速，從而及時調(diào)控，采用施加壓力變化和軸套布置構(gòu)型變化來增強(qiáng)密封組件的密封性，通過調(diào)節(jié)壓力的大小能夠使軸套發(fā)生不同程度形變，從而改變其密封程度。
1.一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括盾構(gòu)主軸承密封框架(1)和盾構(gòu)油液密封機(jī)構(gòu)(2)；
2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封組件(13)包括固定安裝件(131)和密封軸套件(132)，所述固定安裝件(131)固定連接于所述密封主體外框架(11)的內(nèi)壁上，盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)通過固定安裝件(131)與密封主體外框架(11)固定連接，所述密封軸套件(132)安裝于固定安裝件(131)上且與所述密封主體內(nèi)框架(12)的外部密封抵接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封軸套件(132)包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)一側(cè)依次間隔布設(shè)的第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)，所述第一軸套(1321)和第二軸套(1322)的一側(cè)均設(shè)置為唇形結(jié)構(gòu)，所述第三軸套(1323)的兩側(cè)均設(shè)置為唇形結(jié)構(gòu)且呈對稱結(jié)構(gòu)布設(shè)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封主體外框架(11)、固定安裝件(131)、第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)均呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述固定安裝件(131)與密封主體外框架(11)同軸設(shè)置，所述第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)的外周壁與固定安裝件(131)的內(nèi)壁貼合，所述第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)的內(nèi)周壁與所述密封主體內(nèi)框架(12)貼合，所述第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)的唇形結(jié)構(gòu)受壓變形后與所述密封主體內(nèi)框架(12)抵緊。
5.如權(quán)利要求3所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定安裝件(131)包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)一側(cè)依次間隔布設(shè)的第一安裝件(1311)、第二安裝件(1312)和第三安裝件(1313)，所述第一軸套(1321)、第二軸套(1322)和第三軸套(1323)分別卡嵌安裝于第一安裝件(1311)、第二安裝件(1312)和第三安裝件(1313)上且第一軸套(1321)和第二軸套(1322)的唇形結(jié)構(gòu)均朝向盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)，所述第三安裝件(1313)與盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)之間固定連接。
6.如權(quán)利要求3所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定安裝件(131)包括由盾構(gòu)機(jī)刀盤一側(cè)向盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)一側(cè)依次間隔布設(shè)的第四安裝件(1314)和第五安裝件(1315)，所述第一軸套(1321)和第二軸套(1322)均安裝于第四安裝件(1314)上，所述第三軸套(1323)安裝于第五安裝件(1315)上，所述第五安裝件(1315)與盾構(gòu)機(jī)主軸承(6)之間固定連接。
7.如權(quán)利要求6所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一軸套(1321)的唇形結(jié)構(gòu)和第二軸套(1322)的唇形結(jié)構(gòu)相向設(shè)置，所述第一軸套(1321)和第二軸套(1322)之間構(gòu)成第一密封腔，所述密封主體內(nèi)框架(12)上開設(shè)有與第一密封腔連通的第一管道(121)；所述第一管道(121)連接有用于對第一密封腔進(jìn)行充氣增壓的增壓泵(3)。
8.如權(quán)利要求6所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一軸套(1321)的唇形結(jié)構(gòu)和第二軸套(1322)的唇形結(jié)構(gòu)相背設(shè)置，所述第一軸套(1321)和第二軸套(1322)之間構(gòu)成第二密封腔，所述密封主體內(nèi)框架(12)上開設(shè)有與第二密封腔連通的第二管道(122)；所述第二管道(122)連接有用于對第二密封腔進(jìn)行抽氣減壓的真空泵(4)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封主體外框架(11)和密封主體內(nèi)框架(12)之間的間隙中設(shè)置有油液回收器(5)。
10.一種采用如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的高壓隨動式盾構(gòu)機(jī)主軸承密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行的密封方法，其特征在于，包括如下步驟：